过程控制系统及应用
课程教学大纲
（适用于招收高中、三校毕业生三年制生产过程自动化技术专业）
一、课程性质与任务
(一)课程性质
本课程是生产过程自动化专业的主要专业课程之一，本课程必须在学完《工程数学》、《石油化工基础》等基础课程之后开设。
（二）课程任务
本课程教学的主要任务是使学生获得必要的自动控制理论和化工过程控制知识，掌握用时域分析法分析自动控制系统的方法，掌握控制系统的类型、特点，注重培养学生理论联系实际、分析问题、解决问题的能力，为将来从事过程控制技术工作，打下必要的基础。 二、课程目的和要求
(一)课程目的
本课程教学主要目的是使学生获得必要的化工过程控制知识，注重培养学生理论联系实际、分析问题、解决问题的能力，为将来从事过程控制技术工作，打下必要的基础。
（二）课程要求
1、 牢固掌握自动控制系统的组成，及其系统的控制质量指标。 2、 列写简单控制系统的数学模型、微分方程、传递函数。
3、 牢固掌握控制系统的控制规律、控制器参数对系统控制质量的影响；牢固掌握被控对象参数对控制系统质量的影响。
4、 掌握简单控制系统的分析、设计、应用及系统投运和控制器参数整定方法。
5、 掌握串级控制系统的特点、应用和设计。
6、 基本掌握比值、均匀、前馈、自动选择等复杂控制系统的组成、特点及应用；了解先进控制技术。
三、讲授课题（实训项目）及学时分配表 序号 1 2 3 4 5 学时分配 讲课 4 实训或实验 习题课 2 2 2 4 2 8 2 6 20 8 2 20 10 单项时数合计 4 8 16 16 22 8 74 4 78 讲授课题（实训项目） 概述 控制系统的数学模型 4 控制系统时域分析法 10 简单控制系统 复杂控制系统 6 14 8 46 2 48 6 典型设备的控制 合计 机动 总计 四、讲授内容及要求 课题一 概述
1、生产过程自动化的发展和趋势 2、控制系统的组成 3、控制系统的主要类型 教学目的及要求
（1）掌握自动化的定义，了解生产过程自动化的特点，系统分析法，自动化的发展。
（2）掌握自动控制系统的组成、方块图、系统反馈意义，系统的静态和动态、过渡过程形式、系统的质量指标。
（3）熟悉控制系统的分类方法，掌握开环系统和闭环系统区别及特点，定值系统和随动系统分析的内容。 课题二 控制系统的数学模型
1、被控对象的微分方程模型 2、控制系统中其它环节的数学模型 3、传递函数与方块图 教学目的及要求
（1）了解被控对象的数学模型的推导方法，基本掌握一阶液位的对象推导，掌握对象参数的含义。
（2）了解测量元件及变送器、控制阀的对象特性。
（3）掌握传递函数的定义和自动控制系统方块图的变换及传递函数 课题三 控制系统的时域分析方法
1、控制系统的过渡过程分析方法 2、控制系统的劳斯稳定判据
3、常规控制规律对系统控制质量的影响 4、测量滞后对控制质量的影响 教学目的及要求
（1）了解控制系统的过渡过程分析方法，掌握二阶系统的标准数学模型及阶跃响应、系统质量指标与衰减系数的关系。
（2）掌握控制系统的劳斯稳定判据方法及应用
（3）掌握基本控制规律及常用控制规律、控制规律及参数对系统过渡过程和系统质量指标的影响。
（4）熟悉测量滞后的产生及对系统控制过程的影响，克服测量滞后的方法。 课题四 简单控制系统
1、控制系统被控变量与操纵变量的选择 2、对象特性对控制质量的影响 3、控制阀的选择
4、常规控制器的控制规律及其选择
5、系统间关联及减少关联途径 6、简单控制系统的整定及投运 7、在线控制系统的故障分析 教学目的及要求
（1）掌握被控变量与操纵变量的选择原则，并能灵活应用。
（2）能够应用过程控制原理知识分析对象静态特性、对象动态特性对系统控制质量的影响。
（3）掌握控制阀选择从那些方面考虑和控制阀开关形式的选择方法，熟悉控制阀流量特性的选择及阀门定位器的使用。
（4）牢固掌握控制器的规律及特点，在实际系统应如何选择，自动控制系统中控制器正、反作用的判断方法。
（5）了解系统间关联及减少关联途径
（6）掌握简单控制系统的投运方法及用衰减法和临界比例度法整定控制器的参数。
课题五 复杂控制系统
1、串级控制系统结构，特点，设计，应用，系统的投运方法及控制器参数整定。
2、均匀控制系统的特点，控制方案，应用与参数整定。
3、比值控制系统的控制方案，控制方案的实施，实施中的几个问题，系统投运与控制器参数整定。
4、前馈控制系统的基本原理，特点，前馈控制的类型，前馈控制的应用场合。
5、*选择控制系统的类型，应用，积分饱和防止措施。 6、*预估补偿控制系统 7、*其它复杂控制系统 教学目的及要求
（1）掌握串级控制系统的结构，特点，设计，应用，熟悉串级系统的投运方法及控制器参数整定。
（2）掌握系统的特点及使用场合，基本掌握控制方案，了解控制器参数的整定方法。
（3）基本掌握系统控制方案和比值系数的计算，了解控制方案的实施、系统投运与控制器参数整定。
（4）熟悉前馈控制系统的类型及特点，前馈控制的应用场合。 （5）了解分程控制系统的作用、类型、应用、设计中的有关问题。 课题六 典型设备的控制
1、流体输送设备的控制 2、热交换器的控制 3、加热炉的控制 4、锅炉设备的控制 5、精馏塔的控制 6、*化学反应器的控制 教学目的及要求
（1）熟悉离心式泵和容积式泵的工作原理，工作特性，基本控制方案；离心式压缩机的防喘振控制方案。
（2）了解热交换器的类型，特性，基本控制方案。 （3）熟悉加热炉的控制方案。
（4）熟悉锅炉设备的特性，控制要求，基本控制方案。
（5）了解精馏塔的精馏的基本原理，精馏操作中干扰分析，精馏塔的基本控制方案。
（6）了解化学反应器的的类型，反应器的控制方案。 五、与其他课程的关系
1．本课程必须在《化工检测技术及仪表》后开设。
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